一种多能量来源的智能能量分配、模拟传动系统.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201510069127.3

申请日:

2015.02.10

公开号:

CN104808607A

公开日:

2015.07.29

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G05B 19/418申请日:20150210|||公开

IPC分类号:

G05B19/418

主分类号:

G05B19/418

申请人:

王为希

发明人:

王为希

地址:

102442北京市房山区长阳镇大宁山庄C1-2-201

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

本发明属于智能交通设备的能量分配管理领域,具体涉及一种多能量来源的智能能量分配、模拟传动系统,其用于在多来源能量输入后根据工况的智能模拟信号进行能量转换并控制能量输出。本发明方案中由信息采集模块采集主动发电模块的速度信息,由信息解析模块处理后控制驱动电机输出进而控制交通设备的速度,该方法替代了现有技术中通过机械结构传输动力的方式,减少了交通设备的机械故障几率。同时,由于本发明技术方案是非物理性动力传动系统,减少了由于环境变化反馈给交通设备操作者的额外负载,使得使用者的体力消耗大大减少。此外,本发明大大提高了系统运作的可靠性及稳定性,在运作状态下实现了能量回收却没有额外的负载,同时还可防盗。

权利要求书

1.  一种多能量来源的智能能量分配、模拟传动系统,其特征在于,所述系统应用于交通设备上,所述交通设备包括主动发电单元、被动发电单元、储能单元以及用于驱动交通设备行进的驱动电机;所述主动发电单元用于将外部输入能源转换为电能;所述被动发电单元用于将交通设备运转时的势能转换为电能;
所述系统包括:信息采集模块、控制模块、工况监测模块、信息解析模块、能量转换模块、能量输出模块;其中,
所述信息采集模块,用于采集多个来源的能量信号;其中,所述多个来源的能量信号包括:储能单元储量信息C、主动发电单元功率Wm
所述控制模块,用于接收使用者的控制指令;所述控制指令包括:省力比r;
所述工况监测模块,用于采集交通设备的工况信息;所述工况信息包括:交通设备实际速度Va、驱动电机实际功率W0
所述信息解析模块,其用于接收工况监测模块采集的交通设备实际速度Va,由信息解析模块将交通设备实际速度Va转换为驱动电机实际转速信号V0;并根据所述驱动电机实际转速信号V0、储能单元储量信息C、主动发电单元功率Wm、省力比r来生成转速控制信号V,所述转速控制信号V用于信息解析模块进行交通设备行驶状态判断,并用于输送至驱动电机;
所述能量转换模块,其用于控制主动发电单元或被动发电单元将外部输入能源或交通设备运转时的势能转换为电能;
所述能量输出模块,其用于控制主动发电单元、被动发电单元、储能单元、驱动电机之间的能量分配。

2.
  如权利要求1所述的多能量来源的智能能量分配、模拟传动系统,其特征在于,
所述控制指令还包括:能量分配控制信号T;所述能量分配控制信号T具备系统最高优先级,用于由使用者直接人为控制所述主动发电单元、被动发电单元各自的能量转换,控制所述主动发电单元、被动发电单元、储能单元之间的能量分配,以及控制所述主动发电单元、被动发电单元和/或储能单元对驱动电机供给能量;
所述信息解析模块,其用于在所述控制模块输入来自使用者的能量分配控制信号T时,直接将所述能量分配控制信号T输出给能量转换模块及能量输出模块;
所述能量转换模块用于在有使用者能量分配控制信号T输入时,根据使用者能量分配控制信号T直接人为控制所述主动发电单元、被动发电单元各自的能量转换;
所述能量输出模块用于在有使用者能量分配控制信号T输入时,根据使用者能量分配控制信号T直接人为控制所述主动发电单元、被动发电单元、储能单元之间的能量分配,以及控制所述主动发电单元、被动发电单元和/或储能单元对驱动电机供给能量。

3.
  如权利要求1所述的多能量来源的智能能量分配、模拟传动系统,其特征在于,所述信号采集模块具体工作过程中:
当信息解析模块判断驱动电机实际转速信号V0小于等于当前的转速控制信号V时,交通设备行驶状态为A1状态;在A1状态下:
(1)当信息采集模块所采集的储能单元储量信息C高于使用者预先设置的预设储量时:
由信息采集模块采集主动发电单元功率Wm
由信息解析模块将主动发电单元功率Wm转换为主动发电单元转速信号S;
由控制模块输入使用者确定的省力比r;
由信息解析模块根据运算式:S*r=V,输出新的转速控制信号V至驱动电机;
(2)信息采集模块所采集的储能单元储量信息C低于预设储量时:
由信息解析模块根据当前采集的储能单元储量信号C生成储能单元限流信号P,所述储能单元限流信号P由储能单元储量信号C的具体大小决定,用于在电量不足时进行减功率输出;
由信息采集模块采集主动发电单元功率Wm
由信息解析模块将主动发电单元功率Wm转换为主动发电单元转速信号S;
由控制模块输入使用者确定的省力比r;
由信息解析模块根据运算式:S*r*P=V,输出新的转速控制信号V至驱动电机。

4.
  如权利要求1所述的多能量来源的智能能量分配、模拟传动系统,其特征在于,
当信息解析模块判断驱动电机实际转速信号V0小于等于当前的转速控制信号V时,交通设备行驶状态为A1状态;在A1状态下:被动发电单元不工作;
(1)当信号采集模块采集储能单元储量信息C接近100%时:
(1.1)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm大于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将转换得到的电能供电给驱动电机,并将多余能量传输至储能单元;
(1.2)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm小于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元及储能单元同时供电给驱动电机;
(2)由信号采集模块采集储能单元储量信息C低于95%且高于预设储量时:
(2.1)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm大于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将转换得到的电能供电给驱动电机,并将多余能量传输至储能单元;
(2.2)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm小于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将转换得到的电能传输至储能单元,储能单元供电给驱动电机;
(3)由信号采集模块采集储能单元储量信息C低于预设储量并大于5%时:
(3.1)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm大于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将转换得到的电能供电给驱动电机,并将多余能量传输至储能单元;
(3.2)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm小于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元及储能单元同时供电给驱动电机;
(4)由信号采集模块采集储能单元储量信息C低于5%时:
(4.1)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm大于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将转换得到的电能供电给驱动电机,并将多余能量传输至储能单元;
(4.2)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm小于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将能量传输至储能单元,储能单元不供电。

5.
  如权利要求1所述的多能量来源的智能能量分配、模拟传动系统,其特征在于,所述信号采集模块具体工作过程中:
当信息解析模块判断驱动电机实际转速信号V0大于当前的转速控制信号V时,交通设备行驶状态为A2
(1)信息采集模块所采集的储能单元储量信息C高于预设储量时:
由信息采集模块采集主动发电单元功率Wm
由信息解析模块将主动发电单元功率Wm转换为主动发电单元转速信号S;
由控制模块输入使用者确定的省力比r;
由信息解析模块根据运算式:S*r=V,输出新的转速控制信号V至驱动电机;
(2)信息采集模块所采集的储能单元储量信息C低于预设储量时:
由信息解析模块根据当前采集的储能单元储量信号C生成储能单元限流信号P,所述储能单元限流信号P由储能单元储量信号C的具体大小决定,用于在电量不足时进行减功率输出;
由信息采集模块采集主动发电单元功率Wm
由信息解析模块将主动发电单元功率Wm转换为主动发电单元转 速信号S;
由控制模块输入使用者确定的省力比r;
由信息解析模块根据运算式:S*r*P=V,输出新的转速控制信号V至驱动电机。

6.
  如权利要求1所述的多能量来源的智能能量分配、模拟传动系统,其特征在于,
当信息解析模块判断驱动电机实际转速信号V0大于当前的转速控制信号V时,交通设备行驶状态为A2
此时,被动发电单元的工作状态如下:
信息解析模块计算驱动电机实际转速V0与转速控制信号V之间的差值,生成被动发电单元驱动信号,所述能量转换模块根据该被动发电单元驱动信号控制被动发电单元启动做功,被动发电单元启动后将交通设备运转时的势能转换为电能,将电能传输至储能单元充电,同时势能转换为电能过程中产生的阻力使交通设备实际速度Va降低,进而导致驱动电机实际转速V0降低;
当驱动电机实际转速V0降低至等于转速控制信号V时,信息解析模块停止输出被动发电单元驱动信号,能量转换模块控制被动充电单元停止工作;当由于重力加速度导致V0再次提升,信息解析模块、能量转换模块、被动发电单元再次重复上述工作;
同时,主动发电单元的工作状态如下:
(1)当信号采集模块采集储能单元储量信息C接近100%时:
(1.1)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm大于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将转换得到的电能供电给驱动电机,并将多余能量传输至储能单元;
(1.2)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单 元功率Wm小于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元及储能单元同时供电给驱动电机;
(2)由信号采集模块采集储能单元储量信息C低于95%且高于预设储量时:
(2.1)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm大于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将转换得到的电能供电给驱动电机,并将多余能量传输至储能单元;
(2.2)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm小于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将转换得到的电能传输至储能单元,储能单元供电给驱动电机;
(3)由信号采集模块采集储能单元储量信息C低于预设储量并大于5%时:
(3.1)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm大于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将转换得到的电能供电给驱动电机,并将多余能量传输至储能单元;
(3.2)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm小于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元及储能单元同时供电给驱动 电机;
(4)由信号采集模块采集储能单元储量信息C低于5%时:
(4.1)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm大于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将转换得到的电能供电给驱动电机,并将多余能量传输至储能单元;
(4.2)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm小于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将能量传输至储能单元,储能单元不供电。

7.
  如权利要求1所述的多能量来源的智能能量分配、模拟传动系统,其特征在于,所述信号采集模块具体工作过程中:
当信息解析模块判断主动发电单元功率Wm=0时,交通设备行驶状态为A3,此时信息解析模块输出转速控制信号V=0,即无转速控制信号输出,使得驱动电机实际转速信号V0逐步趋近于0。

8.
  如权利要求1所述的多能量来源的智能能量分配、模拟传动系统,其特征在于,
当信息解析模块判断主动发电单元功率Wm=0时,交通设备行驶状态为A3,此时信息解析模块输出转速控制信号V=0,即无转速控制信号输出;
此时,被动发电单元的工作状态如下:
信息解析模块计算驱动电机实际转速V0与转速控制信号V之间的差值,生成被动发电单元驱动信号,所述能量转换模块根据该被动发电单元驱动信号控制被动发电单元启动做功,被动发电单元启动后将交通设备运转时的势能转换为电能,将电能传输至储能单元充电, 同时势能转换为电能过程中产生的阻力使交通设备实际速度Va降低,进而导致驱动电机实际转速V0降低;
当驱动电机实际转速V0降低为零时,信息解析模块停止输出被动发电单元驱动信号,能量转换模块控制被动充电单元停止工作;
同时,主动发电单元、储能单元及驱动电机之间无能量传输分配。

9.
  如权利要求1所述的多能量来源的智能能量分配、模拟传动系统,其特征在于,所述外部输入能源包括:风能、光能、内燃能、人力、机械能。

说明书

一种多能量来源的智能能量分配、模拟传动系统
技术领域
本发明属于智能交通设备的能量分配管理领域,具体涉及一种多能量来源的智能能量分配、模拟传动系统,其用于在多来源能量输入后根据工况的智能模拟信号进行能量转换并控制能量输出。
背景技术
目前交通设备搭载的储能单元的体积及重量直接影响了交通设备的行驶里程、结构设计以及成本。传统的能量传递系统及方式在结构设计上有很大的局限性,而且能量耗损很大。为了起到节能效果而采用的能量回收方式效率很低。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是:如何减少交通设备中的储能单元,或在搭载相同数量储能单元的情况下增加行驶里程;如何降低能量传递耗损,提高能量回收效率。
(二)技术方案
为解决上述技术问题,本发明提供一种多能量来源的智能能量分配、模拟传动系统,所述系统应用于交通设备上,所述交通设备包括主动发电单元、被动发电单元、储能单元以及用于驱动交通设备行进的驱动电机;所述主动发电单元用于将外部输入能源转换为电能;所述被动发电单元用于将交通设备运转时的势能转换为电能;
所述系统包括:信息采集模块、控制模块、工况监测模块、信息解析模块、能量转换模块、能量输出模块;其中,
所述信息采集模块,用于采集多个来源的能量信号;其中,所述多个来源的能量信号包括:储能单元储量信息C、主动发电单元功率 Wm
所述控制模块,用于接收使用者的控制指令;所述控制指令包括:省力比r;
所述工况监测模块,用于采集交通设备的工况信息;所述工况信息包括:交通设备实际速度Va、驱动电机实际功率W0
所述信息解析模块,其用于接收工况监测模块采集的交通设备实际速度Va,由信息解析模块将交通设备实际速度Va转换为驱动电机实际转速信号V0;并根据所述驱动电机实际转速信号V0、储能单元储量信息C、主动发电单元功率Wm、省力比r来生成转速控制信号V,所述转速控制信号V用于信息解析模块进行交通设备行驶状态判断,并用于输送至驱动电机;
所述能量转换模块,其用于控制主动发电单元或被动发电单元将外部输入能源或交通设备运转时的势能转换为电能;
所述能量输出模块,其用于控制主动发电单元、被动发电单元、储能单元、驱动电机之间的能量分配。
其中,所述控制指令还包括:能量分配控制信号T;所述能量分配控制信号T具备系统最高优先级,用于由使用者直接人为控制所述主动发电单元、被动发电单元各自的能量转换,控制所述主动发电单元、被动发电单元、储能单元之间的能量分配,以及控制所述主动发电单元、被动发电单元和/或储能单元对驱动电机供给能量;
所述信息解析模块,其用于在所述控制模块输入来自使用者的能量分配控制信号T时,直接将所述能量分配控制信号T输出给能量转换模块及能量输出模块;
所述能量转换模块用于在有使用者能量分配控制信号T输入时,根据使用者能量分配控制信号T直接人为控制所述主动发电单元、被动发电单元各自的能量转换;
所述能量输出模块用于在有使用者能量分配控制信号T输入时, 根据使用者能量分配控制信号T直接人为控制所述主动发电单元、被动发电单元、储能单元之间的能量分配,以及控制所述主动发电单元、被动发电单元和/或储能单元对驱动电机供给能量。
其中,所述信号采集模块具体工作过程中:
当信息解析模块判断驱动电机实际转速信号V0小于等于当前的转速控制信号V时,交通设备行驶状态为A1状态;在A1状态下:
(1)当信息采集模块所采集的储能单元储量信息C高于使用者预先设置的预设储量时:
由信息采集模块采集主动发电单元功率Wm
由信息解析模块将主动发电单元功率Wm转换为主动发电单元转速信号S;
由控制模块输入使用者确定的省力比r;
由信息解析模块根据运算式:S*r=V,输出新的转速控制信号V至驱动电机;
(2)信息采集模块所采集的储能单元储量信息C低于预设储量时:
由信息解析模块根据当前采集的储能单元储量信号C生成储能单元限流信号P,所述储能单元限流信号P由储能单元储量信号C的具体大小决定,用于在电量不足时进行减功率输出;
由信息采集模块采集主动发电单元功率Wm
由信息解析模块将主动发电单元功率Wm转换为主动发电单元转速信号S;
由控制模块输入使用者确定的省力比r;
由信息解析模块根据运算式:S*r*P=V,输出新的转速控制信号V至驱动电机。
其中,当信息解析模块判断驱动电机实际转速信号V0小于等于当前的转速控制信号V时,交通设备行驶状态为A1状态;在A1状态 下:被动发电单元不工作;
(1)当信号采集模块采集储能单元储量信息C接近100%时:
(1.1)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm大于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将转换得到的电能供电给驱动电机,并将多余能量传输至储能单元;
(1.2)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm小于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元及储能单元同时供电给驱动电机;
(2)由信号采集模块采集储能单元储量信息C低于95%且高于预设储量时:
(2.1)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm大于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将转换得到的电能供电给驱动电机,并将多余能量传输至储能单元;
(2.2)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm小于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将转换得到的电能传输至储能单元,储能单元供电给驱动电机;
(3)由信号采集模块采集储能单元储量信息C低于预设储量并大于5%时:
(3.1)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单 元功率Wm大于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将转换得到的电能供电给驱动电机,并将多余能量传输至储能单元;
(3.2)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm小于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元及储能单元同时供电给驱动电机;
(4)由信号采集模块采集储能单元储量信息C低于5%时:
(4.1)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm大于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将转换得到的电能供电给驱动电机,并将多余能量传输至储能单元;
(4.2)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm小于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将能量传输至储能单元,储能单元不供电。
其中,所述信号采集模块具体工作过程中:
当信息解析模块判断驱动电机实际转速信号V0大于当前的转速控制信号V时,交通设备行驶状态为A2
(1)信息采集模块所采集的储能单元储量信息C高于预设储量时:
由信息采集模块采集主动发电单元功率Wm
由信息解析模块将主动发电单元功率Wm转换为主动发电单元转 速信号S;
由控制模块输入使用者确定的省力比r;
由信息解析模块根据运算式:S*r=V,输出新的转速控制信号V至驱动电机;
(2)信息采集模块所采集的储能单元储量信息C低于预设储量时:
由信息解析模块根据当前采集的储能单元储量信号C生成储能单元限流信号P,所述储能单元限流信号P由储能单元储量信号C的具体大小决定,用于在电量不足时进行减功率输出;
由信息采集模块采集主动发电单元功率Wm
由信息解析模块将主动发电单元功率Wm转换为主动发电单元转速信号S;
由控制模块输入使用者确定的省力比r;
由信息解析模块根据运算式:S*r*P=V,输出新的转速控制信号V至驱动电机。
其中,当信息解析模块判断驱动电机实际转速信号V0大于当前的转速控制信号V时,交通设备行驶状态为A2
此时,被动发电单元的工作状态如下:
信息解析模块计算驱动电机实际转速V0与转速控制信号V之间的差值,生成被动发电单元驱动信号,所述能量转换模块根据该被动发电单元驱动信号控制被动发电单元启动做功,被动发电单元启动后将交通设备运转时的势能转换为电能,将电能传输至储能单元充电,同时势能转换为电能过程中产生的阻力使交通设备实际速度Va降低,进而导致驱动电机实际转速V0降低;
当驱动电机实际转速V0降低至等于转速控制信号V时,信息解析模块停止输出被动发电单元驱动信号,能量转换模块控制被动充电单元停止工作;当由于重力加速度导致V0再次提升,信息解析模块、 能量转换模块、被动发电单元再次重复上述工作;
同时,主动发电单元的工作状态如下:
(1)当信号采集模块采集储能单元储量信息C接近100%时:
(1.1)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm大于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将转换得到的电能供电给驱动电机,并将多余能量传输至储能单元;
(1.2)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm小于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元及储能单元同时供电给驱动电机;
(2)由信号采集模块采集储能单元储量信息C低于95%且高于预设储量时:
(2.1)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm大于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将转换得到的电能供电给驱动电机,并将多余能量传输至储能单元;
(2.2)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm小于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将转换得到的电能传输至储能单元,储能单元供电给驱动电机;
(3)由信号采集模块采集储能单元储量信息C低于预设储量并大于5%时:
(3.1)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm大于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将转换得到的电能供电给驱动电机,并将多余能量传输至储能单元;
(3.2)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm小于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元及储能单元同时供电给驱动电机;
(4)由信号采集模块采集储能单元储量信息C低于5%时:
(4.1)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm大于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将转换得到的电能供电给驱动电机,并将多余能量传输至储能单元;
(4.2)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm小于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将能量传输至储能单元,储能单元不供电。
其中,所述信号采集模块具体工作过程中:
当信息解析模块判断主动发电单元功率Wm=0时,交通设备行驶状态为A3,此时信息解析模块输出转速控制信号V=0,即无转速控制信号输出,使得驱动电机实际转速信号V0逐步趋近于0。
其中,当信息解析模块判断主动发电单元功率Wm=0时,交通设备行驶状态为A3,此时信息解析模块输出转速控制信号V=0,即无 转速控制信号输出;
此时,被动发电单元的工作状态如下:
信息解析模块计算驱动电机实际转速V0与转速控制信号V之间的差值,生成被动发电单元驱动信号,所述能量转换模块根据该被动发电单元驱动信号控制被动发电单元启动做功,被动发电单元启动后将交通设备运转时的势能转换为电能,将电能传输至储能单元充电,同时势能转换为电能过程中产生的阻力使交通设备实际速度Va降低,进而导致驱动电机实际转速V0降低;
当驱动电机实际转速V0降低为零时,信息解析模块停止输出被动发电单元驱动信号,能量转换模块控制被动充电单元停止工作;
同时,主动发电单元、储能单元及驱动电机之间无能量传输分配。
其中,所述外部输入能源包括:风能、光能、内燃能、人力、机械能。
(三)有益效果
与现有技术相比较,本发明具备如下有益效果:
(1)本发明方案中由信息采集模块采集主动发电模块的速度信息,由信息解析模块处理后控制驱动电机输出进而控制交通设备的速度,该方法替代了现有技术中通过机械结构传输动力的方式,减少了交通设备的机械故障几率。
同时,由于本发明技术方案是非物理性动力传动系统,减少了由于环境变化反馈给交通设备操作者的额外负载,使得使用者的体力消耗大大减少。
(2)本发明方案中由信息解析模块根据使用者输入的省力比进行运算后输出速度控制信息的方式,替代了传统交通设备使用机械变速系统调整动力输出,避免了由于机械结构磨损造成的控制误差。大大提高了系统运作的可靠性及稳定性。
同时,使得操作简便化,容错率提高。
(3)本发明通过电子传动系统替代了物理传动系统,消除了物理传动系统的阻力反馈,主动发电单元在工作时的阻力远小于物理系统,使得整个系统在运作状态下实现了能量回收却没有额外的负载。
(4)本发明采用电子传动系统替代了机械传动系统,使得系统工作时的清洁度及噪音都大有改善。
(5)本发明采用电子传动系统,其寿命远大于机械传动系统。
(6)本发明电子传动系统,而没有了物理传动途径,使得断电后间接起到了防盗效果。
附图说明
图1为本发明技术方案的系统结构示意图。
图2-图6为本发明技术方案中能量分配过程的原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚,下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为解决现有技术的问题,本发明提供一种多能量来源的智能能量分配、模拟传动系统,如图1所示,所述系统应用于交通设备上,所述交通设备包括主动发电单元、被动发电单元、储能单元以及用于驱动交通设备行进的驱动电机;所述主动发电单元用于将外部输入能源转换为电能;所述被动发电单元用于将交通设备运转时的势能转换为电能,所述势能主要包括交通设备在不同使用环境下存在的重力势能以及惯性势能;
所述系统包括:信息采集模块、控制模块、工况监测模块、信息解析模块、能量转换模块、能量输出模块;其中,
所述信息采集模块,用于采集多个来源的能量信号;其中,所述多个来源的能量信号包括:储能单元储量信息C、主动发电单元功率Wm
所述控制模块,用于接收使用者的控制指令;所述控制指令包括: 省力比r,所述省力比r相当于现有交通设备行驶中使用者根据当前工况及个人需要判断得出的换挡指令信号;
所述工况监测模块,用于采集交通设备的工况信息;所述工况信息包括:交通设备实际速度Va、驱动电机实际功率W0
所述信息解析模块,其用于接收工况监测模块采集的交通设备实际速度Va,由信息解析模块将交通设备实际速度Va转换为驱动电机实际转速信号V0;并根据所述驱动电机实际转速信号V0、储能单元储量信息C、主动发电单元功率Wm、省力比r来生成转速控制信号V,所述转速控制信号V用于信息解析模块进行交通设备行驶状态判断,并用于输送至驱动电机;
所述能量转换模块,其用于控制主动发电单元或被动发电单元将外部输入能源或交通设备运转时的势能转换为电能;
所述能量输出模块,其用于控制主动发电单元、被动发电单元、储能单元、驱动电机之间的能量分配。
其中,所述控制指令还包括:能量分配控制信号T;所述能量分配控制信号T具备系统最高优先级,用于由使用者直接人为控制所述主动发电单元、被动发电单元各自的能量转换,控制所述主动发电单元、被动发电单元、储能单元之间的能量分配,以及控制所述主动发电单元、被动发电单元和/或储能单元对驱动电机供给能量;
所述信息解析模块,其用于在所述控制模块输入来自使用者的能量分配控制信号T时,直接将所述能量分配控制信号T输出给能量转换模块及能量输出模块;
所述能量转换模块用于在有使用者能量分配控制信号T输入时,根据使用者能量分配控制信号T直接人为控制所述主动发电单元、被动发电单元各自的能量转换;
所述能量输出模块用于在有使用者能量分配控制信号T输入时,根据使用者能量分配控制信号T直接人为控制所述主动发电单元、被 动发电单元、储能单元之间的能量分配,以及控制所述主动发电单元、被动发电单元和/或储能单元对驱动电机供给能量。
其中,如图2所示,所述信号采集模块具体工作过程中:
当信息解析模块判断驱动电机实际转速信号V0小于等于当前的转速控制信号V时,交通设备行驶状态为A1状态;在A1状态下,即正常行驶状态以及爬坡负载状态时:
(1)当信息采集模块所采集的储能单元储量信息C高于使用者预先设置的预设储量时:
由信息采集模块采集主动发电单元功率Wm
由信息解析模块将主动发电单元功率Wm转换为主动发电单元转速信号S;
由控制模块输入使用者确定的省力比r;
由信息解析模块根据运算式:S*r=V,输出新的转速控制信号V至驱动电机;
(2)信息采集模块所采集的储能单元储量信息C低于预设储量时:
由信息解析模块根据当前采集的储能单元储量信号C生成储能单元限流信号P,所述储能单元限流信号P由储能单元储量信号C的具体大小决定,所述储能单元限流信号P=C/预设储量,用于在电量不足时进行减功率输出;
由信息采集模块采集主动发电单元功率Wm
由信息解析模块将主动发电单元功率Wm转换为主动发电单元转速信号S;
由控制模块输入使用者确定的省力比r;
由信息解析模块根据运算式:S*r*P=V,输出新的转速控制信号V至驱动电机。
其中,当信息解析模块判断驱动电机实际转速信号V0小于等于 当前的转速控制信号V时,交通设备行驶状态为A1状态;在A1状态下,即正常行驶状态以及爬坡负载状态时:被动发电单元不工作;
(1)如图3所示,当信号采集模块采集储能单元储量信息C接近100%时:
(1.1)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm大于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将转换得到的电能供电给驱动电机,并将多余能量传输至储能单元;
(1.2)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm小于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元及储能单元同时供电给驱动电机;
(2)如图4所示,由信号采集模块采集储能单元储量信息C低于95%且高于预设储量时:
(2.1)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm大于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将转换得到的电能供电给驱动电机,并将多余能量传输至储能单元;
(2.2)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm小于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将转换得到的电能传输至储能单元,储能单元供电给驱动电机;
(3)如图5所示,由信号采集模块采集储能单元储量信息C低 于预设储量并大于5%时:
(3.1)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm大于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将转换得到的电能供电给驱动电机,并将多余能量传输至储能单元;
(3.2)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm小于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元及储能单元同时供电给驱动电机;
(4)如图6所示,由信号采集模块采集储能单元储量信息C低于5%时:
(4.1)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm大于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将转换得到的电能供电给驱动电机,并将多余能量传输至储能单元;
(4.2)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm小于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将能量传输至储能单元,储能单元不供电。
其中,如图2所示,所述信号采集模块具体工作过程中:
当信息解析模块判断驱动电机实际转速信号V0大于当前的转速控制信号V时,即下坡时重力加速度使交通设备进行匀加速运动,交通设备行驶状态为A2,即下坡行驶状态时:
(1)信息采集模块所采集的储能单元储量信息C高于预设储量时:
由信息采集模块采集主动发电单元功率Wm
由信息解析模块将主动发电单元功率Wm转换为主动发电单元转速信号S;
由控制模块输入使用者确定的省力比r;
由信息解析模块根据运算式:S*r=V,输出新的转速控制信号V至驱动电机;
(2)信息采集模块所采集的储能单元储量信息C低于预设储量时:
由信息解析模块根据当前采集的储能单元储量信号C生成储能单元限流信号P,所述储能单元限流信号P由储能单元储量信号C的具体大小决定,所述储能单元限流信号P=C/预设储量,用于在电量不足时进行减功率输出;
由信息采集模块采集主动发电单元功率Wm
由信息解析模块将主动发电单元功率Wm转换为主动发电单元转速信号S;
由控制模块输入使用者确定的省力比r;
由信息解析模块根据运算式:S*r*P=V,输出新的转速控制信号V至驱动电机。
其中,当信息解析模块判断驱动电机实际转速信号V0大于当前的转速控制信号V时,即下坡时重力加速度使交通设备进行匀加速运动,交通设备行驶状态为A2,即下坡行驶状态时:
此时,被动发电单元的工作状态如下:
信息解析模块计算驱动电机实际转速V0与转速控制信号V之间的差值,生成被动发电单元驱动信号,所述能量转换模块根据该被动发电单元驱动信号控制被动发电单元启动做功,被动发电单元启动后 将交通设备运转时的势能转换为电能,将电能传输至储能单元充电,同时势能转换为电能过程中产生的阻力使交通设备实际速度Va降低,进而导致驱动电机实际转速V0降低;
当驱动电机实际转速V0降低至等于转速控制信号V时,信息解析模块停止输出被动发电单元驱动信号,能量转换模块控制被动充电单元停止工作;当由于重力加速度导致V0再次提升,信息解析模块、能量转换模块、被动发电单元再次重复上述工作;
同时,主动发电单元的工作状态如下:
(1)当信号采集模块采集储能单元储量信息C接近100%时:
(1.1)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm大于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将转换得到的电能供电给驱动电机,并将多余能量传输至储能单元;
(1.2)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm小于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元及储能单元同时供电给驱动电机;
(2)由信号采集模块采集储能单元储量信息C低于95%且高于预设储量时:
(2.1)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm大于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将转换得到的电能供电给驱动电机,并将多余能量传输至储能单元;
(2.2)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单 元功率Wm小于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将转换得到的电能传输至储能单元,储能单元供电给驱动电机;
(3)由信号采集模块采集储能单元储量信息C低于预设储量并大于5%时:
(3.1)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm大于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将转换得到的电能供电给驱动电机,并将多余能量传输至储能单元;
(3.2)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm小于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元及储能单元同时供电给驱动电机;
(4)由信号采集模块采集储能单元储量信息C低于5%时:
(4.1)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm大于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将转换得到的电能供电给驱动电机,并将多余能量传输至储能单元;
(4.2)由信息解析模块比对,信号采集模块采集的主动发电单元功率Wm小于工况检测模块采集的驱动电机实际功率信号W0时:
由能量转换模块控制主动发电单元将外部输入能源转换为电能;
由能量输出模块控制主动发电单元将能量传输至储能单元,储能单元不供电。
其中,如图2所示,所述信号采集模块具体工作过程中:
当信息解析模块判断主动发电单元功率Wm=0时,交通设备行驶状态为A3,此时信息解析模块输出转速控制信号V=0,即无转速控制信号输出,使得驱动电机实际转速信号V0逐步趋近于0,该状态下为制动状态。
其中,当信息解析模块判断主动发电单元功率Wm=0时,交通设备行驶状态为A3,此时信息解析模块输出转速控制信号V=0,即无转速控制信号输出;
此时,被动发电单元的工作状态如下:
信息解析模块计算驱动电机实际转速V0与转速控制信号V之间的差值,生成被动发电单元驱动信号,所述能量转换模块根据该被动发电单元驱动信号控制被动发电单元启动做功,被动发电单元启动后将交通设备运转时的势能转换为电能,将电能传输至储能单元充电,同时势能转换为电能过程中产生的阻力使交通设备实际速度Va降低,进而导致驱动电机实际转速V0降低;
当驱动电机实际转速V0降低为零时,信息解析模块停止输出被动发电单元驱动信号,能量转换模块控制被动充电单元停止工作;
同时,主动发电单元、储能单元及驱动电机之间无能量传输分配。
其中,所述外部输入能源包括:风能、光能、内燃能、人力、机械能。
此外,能量输出模块还用于控制主动发电单元、被动发电单元以及储能单元为照明设备、导航设备等其余设备供电。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

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本发明属于智能交通设备的能量分配管理领域,具体涉及一种多能量来源的智能能量分配、模拟传动系统,其用于在多来源能量输入后根据工况的智能模拟信号进行能量转换并控制能量输出。本发明方案中由信息采集模块采集主动发电模块的速度信息,由信息解析模块处理后控制驱动电机输出进而控制交通设备的速度,该方法替代了现有技术中通过机械结构传输动力的方式,减少了交通设备的机械故障几率。同时,由于本发明技术方案是非物理性动力。

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